CAD, cioè Computer Aided Design, è un termine in genere utilizzato in ambito architettonico e meccanico.
Con questo abbiamo potuto sostituire il disegno tecnico; grazie a questa evoluzione possiamo anche
correggere e modificare i progetti.
Nei calcolatori possiamo trovare sia strumenti di progettazione che di simulazione; queste ci permettono di
verificare il funzionamento e non troviamo errori di distrazione (ma degli utenti o di progettazione).
Gli strumenti CAD funzionano a diversi livelli di astrazione:
- livello fisico dei dispositivi
- livello circuitale dei segnali elettrici
- livello gate dei segnali logici
- register transfer level (più astratto di quelli che faremo)
Questo si collega direttamente al concetto dell’incapsulamento (mettere su un solo componente molti transistor);
è utile utilizzare l’incapsulamento anche per essere replicato all’interno del nostro progetto.
Lo strumento che utilizziamo è tkgate (programma open source non mantenuto).
I livelli di astrazione qui sono logici e il simulatore simula il funzionamento del circuito come il tempo:
Ogni evento (es. a da 0 diventa 1) porta con sé una catena di effetti nel tempo (non contemporaneamente).
gate le varie porte logiche
vdd alimentazione
ground massa
switch interruttore/in
led lampadina per la verifica/out
component<module<instance<new… è l’incapsulamento
module input, input fuori dal modulo
module output, output fuori dal modulo
multiplexer ci permette di gestire quale input gestisce l’output, un esempio:
↳a due ingressi ↳a quattro ingressi
Circuiti sequenziali (fino ad ora combinatori, cioè che i dati di uscita fossero funzione di quelli in entrata)
Il valore dell’uscita non dipende solo dai dati di ingresso ma anche dalla storia pregressa (macchine a stati
finiti perché gli stati sono rappresentazione della loro storia passata di cui tengono memoria;
il sistema mantiene memoria del passato alterando il proprio stato).
Questo è un circuito con OR, e le soluzioni sono nella tabella;
per quanto riguarda però l’input 00, sono valide sia 01 che 10,
questo dipende dalla sua storia pregressa e non dai dati di input.
Se invece ipotizzassimo come dati di uscita 11 e 00, ci troveremmo
davanti ad una ciclostabilità:
finirà per ricadere in una delle due soluzioni precedenti in modo non prevedibile.
Le soluzioni di y e y’ con dati d'ingresso 00 quindi dipenderà dai dati di uscita precedenti.
Queste saranno variabili di stato (non indipendenti) perché rappresentano lo stato in cui il circuito si trova
quando gli applichiamo gli ingressi.
Rappresentiamo questi oggetti con con le macchine a stati finiti che sono descritte da una sestupla:
S, insieme di stati
I, insieme di configurazioni d’ingresso
O, insieme di configurazioni d’uscita
f e g sono funzioni booleane (f(s,i) è funzione di uscita mentre g(s,i) è funzione dello stato futuro)
questi oggetti sono rappresentabili con diagrammi a stati
s₀, stato iniziale (riporta il sistema nello stato iniziale)
